高一物理期末复习全套教学案 .doc
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1、精品文档 仅供参考 学习与交流高一物理期末复习全套教学案【精品文档】第 123 页第二章 相互作用第一单元力的概念与常见力分析考点解读典型例题知识要点一、力的基本知识:1力是指物体对物体的作用2力的作用效果:(1)使物体产生形变;(2)使物体产生加速度(物体运动状态变化)3力是矢量,要准确表述一个力,必须同时指出它的大小、方向和作用点力的分类:(1)按力的性质分:重力、弹力、摩擦力、分子力、电场力、磁场力等(2)按力的效果分有:拉力、压力、支持力、回复力、向心力等二、三种最常见的力:1重力(1)重力:由于地球的吸引而使物体受到的力叫重力(2)重力的大小:由G=mg 计算 用弹簧秤测量,物体处于
2、静止时,弹簧秤的示数等于重力的大小(3)重力的方向竖直向下(即垂直于水平面向下)(4)重心:物体所受重力的作用点质量分布均匀的物体的重心,只与物体的形状有关形状规则的均匀物体,它的重心就在几何中心上,如均匀直棒的重心,在棒的中心质量分布不均匀的物体的重心与物体的形状、质量分布有关薄板形物体的重心,可用悬挂法确定2弹力:(1)形变:物体在力的作用下形状或体积发生改变,叫做形变(2)弹力:发生形变的物体,由于要恢复原状,就会对跟它接触使它发生形变的物体产生力的作用,这种力叫做弹力(3)弹力产生的条件:两物体直接接触,有弹性形变(4)弹力的方向:弹力的方向总是与作用在物体上使物体发生形变的外力方向相
3、反常见支持物的弹力方向:平板的弹力垂直于板面指向被支持的物体;曲面的弹力垂直于曲面该处的切平面指向被支持的物体;支承点的弹力垂直于跟它接触的平面(或曲面的切平面)指向被支持的物体;绳索的弹力沿着绳子指向收缩的方向(5)弹力的大小:弹力的大小跟形变的大小有关,形变越大,弹力越大虎克定律:在弹性限度内,弹簧的弹力跟它的伸长成正比,即F=kx,k叫劲度系数,单位是N/m弹性限度:如果物体的形变过大,超过一定的限度,物体的形状将不能恢复,这个限度叫着弹性限度对于微小形变产生的弹力大小,一般根据物体所处的状态,利用平衡条件或动力学规律求解3滑动摩擦力(1)定义:一个物体在另一个物体表面上相对于另一个物体
4、滑动时,所受到的阻碍它相对滑动的力(2)产生的条件:两物体相互接触挤压;(2)物体间接触面不光滑;(3)两物体间存在相对运动(3)大小:跟压力FN成正比,=FN(4)方向:与接触面相切,并且跟物体相对运动的方向相反(5)作用效果:总是阻碍物体间的相对运动4静摩擦力(1)定义:两个相互接触、相对静止的物体,由于有相对运动趋势,而在物体接触处产生的阻碍相对运动的力(2)产生的条件:两物体相互接触挤压;物体间接触面不光滑;两物体相对静止但存在相对运动趋势(3)方向:总是跟接触面相切,并且跟物体3) 相对运动趋势的方向相反,与物体接触面之间的弹力方向垂直(4)大小:等于使物体产生相对运动趋势的外力的大
5、小两物体间的静摩擦力F在零和最大静摩擦力fmax之间,即OFFmax, (5)最大静摩擦力Fmax:Fmax略大于滑动摩擦力f,为方便起见,解题时如无特殊说明,可认为Fmax=FFmax的数值跟相互接触的两物体的材料、接触面的粗糙程度有关,跟正压力成正比,但静摩擦力的数值与正压力大小不成正比(例5、6,针对练习4、)疑难探究1弹力有无的判断方法 对于形变明显的情况(如弹簧)可由形变直接判断,形变不明显的通常用下面三种方法: 方法1:“假设法”分析物体间的弹力 欲分析一物体的某一接触处是否有弹力作用,可先假设没有所接触的物体,看看被研究的物体有怎样的运动趋势: 若被研究的物体倒向原接触物的一边,
6、则两者之间有挤压的弹力,它们之间的弹力方向必与接触面(或接触点的切面)垂直,且指向受力物体的内部 若被研究的物体倒向远离接触物的一边,则两者之间只可能产生拉伸的弹力,倘若仅是物体与细绳连接,它们之间的弹力方向必定沿绳指向各自的外部 若被研究的物体仍不动,则两者之间无弹力 方法2:“替换法”分析物体间的弹力 用细绳替换装置中的杆件,看能不能维持原来的力学状态,如果能维持,则说明这个杆提供的是拉力;否则,提供的是支持力 方法3:根据“物体的运动状态”分析弹力由运动状态分析弹力,即物体的受力必须与物体的运动状态相符合,依据物体的运动状态,由二力平衡(或牛顿第二定律)列方程,求解物体间的弹力(例7,针
7、对练习)2如何判断静摩擦力的方向?静摩擦力的方向沿着两物体接触面的切线,与相对运动趋势的方向相反,而相对运动趋势的方向又难以判断,这就使静摩擦力方向的判断成为一个难点判断静摩擦力的方向常用下列方法:(1)用假设法判断静摩擦力的方向:我们可以假设接触面是光滑的,判断物体将向哪滑动,从而确定相对运动趋势的方向,进而判断出静摩擦力的方向如右栏例1(2)根据物体的运动状态判断静摩擦力的方向:首先弄清物体运动状态(是平衡状态,加速或减速状态),分析出除摩擦力外的其它力,看是否能维持这个运动状态,若不能维持,说明一定受摩擦力,根据平衡条件或牛顿定律,即可判断出静摩擦力的方向(如例8、9;针对练习7)3怎样
8、对物体受力分析?受力分析时应注意哪些问题?受力分析的一般步骤和方法是:明确研究对象,即要对哪个物体进行受力分析,并将研究对象与其它物体隔离开,最好将研究对象单独画出来,中途不要更换研究对象画出物体所受重力,重力的方向总是已知的,地球附近的物体都要受重力的作用绕研究对象环绕一周,找出研究对象与另外物体所有的接触处,进行接触力(摩檫力、弹力)的分析对研究对象与另外物体的接触处,按弹力、摩檫力的存在判断方法,分析各处接触的弹力和摩檫力,并按它们的实际方向画出示意图。(5)对带电体、磁体还要分析是否受到电力或磁力作用)注意的问题是:1分析研究对象所受的力,不分析研究对象对其它物体所施加的力例如所研究的
9、物体A,那么只分析“甲对A”,“乙对A”、“丙对A”等施加的作用力,而不分析“A对甲”、“A对乙”、“A对丙”等施加的作用力,也不能把作用在其它物体上的力错误地认为通过“力的传递”作用在研究对象上2只分析根据性质命名的力(重力、弹力、摩擦力),不分析按效果命名的力(如下滑力、动力、阻力)例如,有人认为在在竖直面内做圆周运动的物体运动至最高点时,受三个力的作用:重力、绳的拉力和向心力,实际上这个向心力是重力、与拉力的合力,是“效果力”,不属于单独性质的力3分析物体受力时,除了考虑它与周围物体的作用力外,有时还要结合物体的运动情况进行分析当物体的运动情况不同时,其受力情况往往不同4为了使问题简化,
10、常忽略某些次要的力,如物体运动速度不大时的空气阻力,物体在空气中所受的浮力,物体在水中运动时水的阻力(例10;针对练习8)【例1】关于力的概念,下列说法哪些是正确的( )A一个力必然联系着两个物体,其中每个物体既是受力物体又是施力物体B只要两个力的大小相同,它们产生的效果一定相同C物体受到力的作用,运动状态一定改变D竖直向上抛出的物体,物体竖直上升,是因为竖直方向受到升力的作用【例2】下列关于重力的说法中,正确的是( )A物体只有静止时才受重力B重力的方向总是指向地心C物体在赤道上受的重力最小D物体挂在弹簧秤下,弹簧秤的示数一定等于物体的重力【例3】请在下面的图2-1-1中画出杆或球所受的弹力
11、ABCD图2-1-1【例4】如图2-1-2,A、B两个矩形木块用轻弹簧相连接,弹簧的劲度系数为k,A、B的质量分别为m、2m,将它们竖直叠放在水平地面上,用力将A缓慢地竖直提起,A向上提起多大高度时,木块B将离开水平地面图2-1-2 【例5】一个重为200N的物体,放在水平面上,物体与水平面的动摩擦因数=O.1,试计算该物体在下列几种情况下受到的摩擦力(1)物体开始时静止,用F=5N的水平向右的力拉物体(2)物体开始时静止,用F=30N的水平向右的力拉物体(3)物体开始以v=15m/s的初速度向左运动,用F=l5N的水平向右的力拉物体图2-1-3【例6】把一重为G的物体,用一个水平推力F=kt
12、(k为恒量,t为时间)压在竖直的足够高的平整的墙上如图2-1-3所示,开始,物体从t=0受的摩擦力F摩随t的变化关系的是图2-1-4中的( )图2-1-4【例7】如图2-1-5所示,小车上固定着一根弯成角的曲杆,杆的另一端固定一个质量为m的球试分析下列情况下杆对球的弹力的大小和方向:小车静止;小车以加速度;水平向右运动图2-1-5【例8】如图2-1-6,位于斜面上的物体m 在沿斜面向上的力F的作用下,处于静止状态,则斜面作用于物块的静摩擦力的方向A沿斜面向上 F图2-1-6B沿斜面向下C可能没有摩擦力 D以上三种情况都有可能。【例9】如图2-1-7所示,AB是夹在相同板间的完全相同的两木块,并
13、与板相对静止,试判断A、B间的摩擦力的方向?图2-1-7图2-1-8【例10】(1)如图2-1-8所示,物体A、B叠放在光滑的水平桌面上,现有两根轻绳分别跨过光滑的定滑轮水平地系在A、B上,在轻绳的另一端施加了大小相等的力F的作用,且A、B处于静止状态。试分别分析A、B两物体的受力情况。(2)如图2-1-9所示,A、B在动滑轮的作用下向右匀速运动,试分析A物体受的力。图2-1-9图2-1-10(3) 如图2-1-10所示,重力为G的长木板AB,A端靠在光滑的墙壁上,AB上又放置一木板m,整个系统处于静止,请画出木板AB的受力图_典型例题答案_【例1】解析:有力存在,必有两个物体同时存在,由于力
14、的相互性,每个物体既是受力物体,同时也是施力物体,故A正确力产生的效果不但跟力的大小有关,还与力的方向、作用点等有关,故B错力的作用效果除运动状态改变还有形变,故C错竖直向上升的物体,找不到施力物体,故此力不存在,D错答案:A说明:力具有物质性、相互性、矢量性、同时性等性质,要全面理解力的概念【例2】解析:物体受重力与运动状态是静止还是运动无关,故A错重力实际是万有引力的一个分力(另一个分力提供物体绕地球自转的向心力),万有引力方向指向地心,重力不一定 (只有两极或赤道重力指向地心)故B错在赤道上,物体的重力等于万有引力与物体随地球运动的向心力之差,而在赤道上向心力最大,故物体的重力最小,C正
15、确只有在弹簧静止或匀速运动时,测出的才是物体的重力,若弹簧秤拉着物体加速上升或下降则弹簧秤的示数不等于重力,故D错答案:C说明:重力与引力的关系:引力除产生重力外,还要提供物体随地球自转所需的向心力,因物体在地球上不同的纬度处随地球自转所需的向心力不同,故同一物体在地球上不同纬度处重力大小不同,在两极最大,赤道最小【例3】解析:如图2-7所示说明:弹力是一种接触力,一定在接触处发生,画弹力的方向时,作用点要画在接触处,最好有参照物如指向球心、加垂直号等ABCD图2-1-11【例4】解析:A向上提起的高度为弹簧增加的长度开始时,弹簧被压缩,对A有mg=kx1,离开地面时,弹簧被拉伸,对B有2mg
16、=kx2,A上提高度x=x1+x2=3mg/k【例】解析:因为f=N=O.1200N=2ON,可认为最大静摩擦力fm=2ON,所以静摩擦力的取值范围是OF2ON(1)由于F=5NFm,所以物体相对平面向右运动这时物体所受滑动摩擦力大小为F=N=20N,方向水平向左(3)由于物体向左运动,所受滑动摩擦力方向水平向右,大小仍为2ON说明:求摩擦力不但求出大小,还要指明方向 计算滑动摩擦力时,不要受无关因素的干扰,如(3)中向右的水平的拉力【例6】解析:物体在竖直方向上只受重力、摩擦力的作用,由于F从零开始均匀增大,物体的运动情况是先加速下滑,再减速下滑、最后静止,整个运动过程中,摩擦力为滑动摩擦力
17、,其大小为f=uN=ukt,即f与t成正比,图线是过原点的直线 当物体的速度减为零后,动摩擦力变为静摩擦力,其大小由平衡条件知f=G,所以物体静止后的图线为平行于t轴的直线,故本题正确答案为B说明:若各阶段的摩擦力不同,应先弄清楚是什么性质的摩擦力,在用其各自的规律去分析【例7】【解析】(1)接触面间的弹力方向是一定垂直于接触面,但固定在杆上的物体所受的弹力大小和方向都是可变的,其方向可能沿杆也可能不沿杆,故需利用平衡条件或牛顿第二定律来判断小车静止时,根据物体平衡条件知,杆对球产生的弹力方向竖直向上,且大小等于球的重力mg (2)选小球为研究对象,小车以加速度a向右运动时,小球所受重力和杆的
18、弹力的合力一定水平向右,此时,弹力F的方向一定指向右上方,只有这样,才能保证小球在竖直方向上保持平衡,水平方向上具有向右的加速度,假设小球所受弹力方向与竖直方向的夹角为,(如上图所示),根据牛顿第二定律有Fsinma,Fcos=mg,解得F=m,tan=【例8】解析:物体受到重力G、支持力N、推力F的作用,由于它们的大小关系不确定,必须讨论几种情况(垂直于斜面的力平衡,只分析平行于斜面的力即可):(1)力F大于重力G沿斜面向下的分力,物体有向上的运动趋势,受的静摩擦力的方向向下。(2)力F小于重力G沿斜面向下的力,物体有向下的运动趋势,受的静摩擦力的方向向上(3)力F等于重力G沿斜面向下的力,
19、物体没有相对运动趋势,受的静摩擦力为零。故答案为D。说明:运动趋势的方向的判断可用假设法:假设无摩擦,看所受合力的方向,合力的方向向哪,则运动趋势的方向就向哪。【例9】解析:先将A、B看作一个整体,这个整体相对板有向下的运动趋势,所以A、B与板接触的面受到大小为物体重力、方向向上的静摩擦力作用。然后单独对A(或B)的受力分析,A(或B)受力平衡,A、B间无相对运动趋势,故A、B间没有摩擦力。图2-1-12【例10】解析:(1)图2-1-13(2)图2-1-14(3)图2-1-15 针对练习 1在弹簧测力计的钩子上竖直悬挂一个静止的小球,下面说法中正确的是 ( ) A小球对弹簧测力计的拉力就是小
20、球的重力 B小球所受拉力的施力物体是弹簧 C小球对弹簧测力计的拉力在数值上等于 小球重力的大小D小球的重力的施力物体是地球2如图2-1-16所示,一个空心均匀球壳里面注满水,球的正下方有一小孔,当水由小孔慢慢流出的过程中,空心球壳和水的共同重心将会( ) A一直下降 B一直上升 C先升高后降低 D先降低后升高图2-1-163如图2-1-17,物体B、C的质量均为m,劲度系数为k2的弹簧连着B和C,劲度系数为k1的弹簧下端连着B,整个系统处于静止状态,现在缓慢地向上提k1的上端A,欲使物体C离开地面,A端上移的距离至少是_.2-1-174如图21-18物体静止在斜面上,现用水平外力F推物体,在外
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